KR101627416B1 - 잠수함의 추진 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

함내 전원 상실 또는 추진모터 고장 등과 같은 비상 상황 발생 시에 잠수함 내의 압축공기를 이용한 에어터빈을 통해 프로펠러를 구동시킬 수 있는 잠수함의 추진 시스템 및 방법에 관하여 개시한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 함내의 전원을 공급받아 추진 축을 회전시켜 프로펠러를 구동시키는 추진모터; 및 함내의 압축공기를 공급하여 추진 축을 회전시켜 프로펠러를 구동시키는 압축공기 구동부를 포함하는 잠수함의 추진 시스템을 제공한다.

Description

잠수함의 추진 시스템 및 방법{SUBMARINE PROPULSION SYSTEM AND METHOD}
본 발명의 실시예는 잠수함의 추진 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 함내 전원 상실 또는 추진모터 고장 등과 같은 비상 시에 잠수함 내의 압축공기를 이용한 에어터빈을 통해 프로펠러를 구동시킬 수 있는 잠수함의 추진 시스템 및 방법에 관한 것이다.
잠수함은 수중을 잠항할 수 있으며, 이를 위해 함내의 전원을 공급받아 동작하는 추진모터 등에 의해 회전력이 발생되고, 이 회전력이 프로펠러까지 전달되어 추진력을 발생시킨다.
도 1은 일반적인 잠수함의 추진 시스템을 간략히 도시한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 도시된 잠수함의 추진 시스템(1)은 크게 추진모터(10), 추진 축(20), 그리고 프로펠러(30)를 포함한다.
함내로부터 전원을 공급받아 상기 추진모터(10)로부터 동력이 발생되며, 이 동력은 상기 추진 축(20)을 통해 전달되어 상기 프로펠러(30)를 회전시키게 된다. 이와 같은 원리로 잠수함의 추진력이 발생된다.
그런데, 만약 함내의 전원이 상실되거나 또는 추진모터(10)에 갑작스런 고장이 발생되는 경우, 즉 비상상황이 발생되는 경우에는 잠수함은 더 이상 추진력을 발생시키지 못하고 잠수함의 운용 및 기동에 심각한 문제를 초래한다.
따라서, 이와 같은 잠수함의 비상상황 발생 시 상기 추진모터(10) 이외에 보조적인 추진수단을 추가적으로 구성함으로써 잠수함의 운용성을 향상시킬 필요가 있다.
전기적 잠수함 추진 구동기(대한민국 공개특허공보 제10-2005-0092742호)
본 발명은 함내 전원 상실 또는 추진모터 고장 등과 같은 비상 시에 잠수함 내의 압축공기를 이용한 에어터빈을 통해 프로펠러를 구동시킬 수 있는 잠수함의 추진 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명은 추진모터를 이용하여 프로펠러를 구동시키는 한편, 함내 전원 상실 또는 추진모터 고장 등의 비상 시에는 압축공기를 이용한 에어터빈을 통해 프로펠러를 구동시킬 수 있는 잠수함의 추진 방법을 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 함내의 전원을 공급받아 추진 축을 회전시켜 프로펠러를 구동시키는 추진모터; 및 함내의 압축공기를 공급하여 추진 축을 회전시켜 프로펠러를 구동시키는 압축공기 구동부를 포함하는 잠수함의 추진 시스템을 제공한다.
상기 압축공기 구동부는, 함내의 전원이 상실되어 상기 추진모터로의 전원 공급이 중단되거나 상기 추진모터의 고장 발생 시, 함내에 저장된 압축공기를 이용하여 추진 축을 회전시킬 수 있다.
상기 압축공기 구동부는, 압축공기를 공급하는 압축공기 공급부; 상기 압축공기의 공급량을 조절하는 유량조절밸브; 및 상기 압축공기를 공급받아 내장된 터빈 블레이드를 회전시켜 회전력을 발생시키는 에어터빈을 포함한다.
상기 터빈 블레이드로부터 회전력을 전달 받아 회전 구동하는 구동기어를 포함하며, 상기 구동기어는 상기 추진 축에 고정되어 상기 구동기어의 회전에 연동하여 상기 추진 축을 회전시키는 피동기어와 치합될 수 있다.
상기 터빈 블레이드와 상기 구동기어 사이에서 회전력을 전달하거나 또는 회전력 전달을 해제하는 터빈클러치; 및 상기 추진모터와 상기 추진 축 사이에서 회전력을 전달하거나 또는 회전력 전달을 해제하는 모터클러치를 포함하며, 상기 터빈클러치에 의해 회전력 전달이 이루어질 때, 상기 모터클러치에 의한 회전력 전달은 해제될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 함내의 전원을 공급받아 추진 축을 회전시켜 프로펠러를 구동시키는 추진모터; 함내의 압축공기를 공급하여 추진 축을 회전시켜 프로펠러를 구동시키는 압축공기 구동부; 및 상기 추진모터와 압축공기 구동부의 동작을 제어하는 추진제어부를 포함하는 잠수함의 추진 시스템을 제공한다.
상기 추진제어부는, 함내의 전원이 상실되어 상기 추진모터로의 전원 공급이 중단되거나 상기 추진모터의 고장 발생 시 발생되는 비상신호를 입력 받는 비상신호 입력부; 및 상기 비상신호 입력부로부터 비상신호를 전달 받아 상기 압축공기 구동부의 구동신호를 출력하는 구동신호 출력부를 포함한다.
상기 압축공기 구동부는, 압축공기를 공급하는 압축공기 공급부; 상기 압축공기의 공급량을 조절하는 유량조절밸브; 및 상기 압축공기를 공급받아 내장된 터빈 블레이드를 회전시켜 회전력을 발생시키는 에어터빈을 포함한다.
상기 터빈 블레이드로부터 회전력을 전달 받아 회전 구동하는 구동기어를 포함하며, 상기 구동기어는 상기 추진 축에 고정되어 상기 구동기어의 회전에 연동하여 상기 추진 축을 회전시키는 피동기어와 치합될 수 있다.
상기 터빈 블레이드와 상기 구동기어 사이에서 회전력을 전달하거나 또는 회전력 전달을 해제하는 터빈클러치; 및 상기 추진모터와 상기 추진 축 사이에서 회전력을 전달하거나 또는 회전력 전달을 해제하는 모터클러치를 포함하며, 상기 터빈클러치에 의해 회전력 전달이 이루어질 때, 상기 모터클러치에 의한 회전력 전달은 해제될 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 함내의 전원 공급에 의해 동작하는 추진모터를 이용하여 추진 축을 회전시켜 프로펠러를 구동시키는 단계; 함내 전원 상실로 인해 상기 추진모터로의 전원 공급이 중단되거나 상기 추진모터의 고장 발생을 판단하여 비상 상황을 감지하는 단계; 및 상기 비상 상황이 감지된 경우, 함내의 압축공기의 공급에 따라 동작하는 에어터빈을 이용하여 추진 축을 회전시켜 프로펠러를 구동시키는 단계를 포함하는 잠수함의 추진 방법을 제공한다.
본 발명에 의하면 함내의 전원을 공급받아 프로펠러를 구동시키는 추진모터를 이용함과 동시에, 함내 전원 상실 또는 추진모터의 고장 등과 같은 비상 발생 시, 압축공기를 이용한 에어터빈을 통해 프로펠러를 구동시킬 수 있다.
이에 따라, 잠수함 추진 시스템의 신뢰성, 가용성 및 운용성을 향상시킬 수 있으며, 전원 계통에 갑작스럽게 문제가 발생하거나 추진모터의 고장 발생 시에도 잠수함의 기동이 가능해질 수 있는 장점이 있다.
나아가 비상상황 발생 시 빠른 시간 내에 잠수함의 부상이 필요할 경우 프로펠러를 구동시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 일반적인 잠수함의 추진 시스템을 간략히 도시한 개념도.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 잠수함의 추진 시스템을 간략히 도시한 개념도.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 잠수함의 추진 시스템을 간략히 도시한 개념도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 잠수함의 추진 방법을 간략히 도시한 순서도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
그리고 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 잠수함의 추진 시스템 및 방법에 관하여 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 잠수함의 추진 시스템을 간략히 도시한 개념도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 잠수함의 추진 시스템(100)은, 추진모터(110)와 압축공기 공급부(120)를 포함한다.
추진모터(110)는 함내의 전원을 공급받아 추진 축(20)을 회전시켜 프로펠러(30)를 구동시키는 장치에 해당한다. 상기 추진모터(110)의 경우 일반적인 잠수함의 추진 시스템에 포함되는 구성으로 이에 대한 부연 설명을 생략하기로 한다.
압축공기 공급부(120)는 함내의 압축공기를 이용하여 추진 축(20)을 회전시켜 프로펠러(30)를 구동시킨다.
예컨대, 상기 압축공기 구동부(120)는, 함내의 전원이 상실되어 상기 추진모터(110)로의 전원 공급이 중단되거나 상기 추진모터(110)의 고장 발생 시, 함내에 저장된 압축공기를 이용하여 추진 축을 회전시킬 수 있다.
이를 위해, 상기 압축공기 공급부(120)는 압축공기 공급부(121), 유량조절밸브(123), 에어터빈(125)를 포함한다.
상기 압축공기 공급부(121)는 함내의 압축공기를 보관하는 저장소 또는 저장탱크 등이 해당될 수 있다.
상기 유량조절밸브(123)는 상기 압축공기 공급부(121)로부터 공급 라인을 따라 유동하는 압축공기의 공급량을 조절하는 밸브 장치를 말하며, 특정 형태 및 종류에 제한될 필요 없다.
상기 에어터빈(125)는 상기 유량조절밸브(123)의 조절 기능에 따라 설정된 량의 압축공기가 공급될 때, 내장된 터빈 블레이드(125a)가 회전되어 회전력을 발생시키는 장치이다.
나아가, 상기 터빈 블레이드(125a)를 통해 발생된 회전력은 구동기어(129)까지 전달될 수 있다.
그리고 상기 구동기어(129)는 추진 축(20)에 고정된 피동기어(119)와 치합되는 구조로 제공되며, 이들 간에는 설정된 기어 비가 적용될 수 있다.
이에 따라, 상기 터빈 블레이드(125a)의 회전에 의해 발생된 회전력은 상기 구동기어(129)를 통해 상기 피동기어(119)까지 전달되며, 결과적으로 추진 축(20)을 회전시킬 수 있게 된다.
한편, 상기 터빈 블레이드(125a)와 상기 구동기어(129) 사이의 전동 축 상에는 클러치(이하, '터빈클러치'라 함)(127)가 구비될 수 있다.
상기 터빈클러치(127)는 상기 터빈 블레이드(125a)와 상기 구동기어(129) 사이를 연결해주어 회전력을 전달하거나, 또는 연결을 해제시켜 회전력 전달을 해제할 수 있다.
즉, 상기 터빈클러치(127)의 연결 및 연결 해제 상태에 따라 압축공기의 공급에 의해 터빈 블레이드(125a)에서 발생된 회전력이 추진 축(20)까지 전달되거나 또는 전달되지 않을 수 있다.
그리고 상기 추진모터(110)와 상기 추진 축(20) 사이의 전동 축 상에는 또 하나의 클러치(이하, '모터클러치'라 함)(117)가 구비될 수 있다.
상기 모터클러치(117)는 상기 추진모터(110)와 상기 추진 축(20) 사이를 연결해주어 회전력을 전달하거나 또는 연결을 해제시켜 회전력 전달을 해제하는 구성으로서, 만일 터빈클러치(127)에 의해 회전력 전달이 이루어질 때에는 모터클러치(117)의 연결을 해제시키는 것이 바람직하다. 이로써, 압축공기를 이용한 구동효율, 즉 터빈 블레이드(125a)에서 발생된 회전력이 추진 축(20)까지 전달되는 효율이 향상될 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 잠수함의 추진 시스템을 간략히 도시한 개념도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 잠수함의 추진 시스템(100)에는 전술한 추진모터(110) 및 압축공기 구동부(120)가 포함되며, 이와 함께 추진모터(110)와 압축공기 구동부(120)의 동작을 제어하는 추진제어부(150)를 포함한다.
추진제어부(150)는 비상신호 입력부(151)와 구동신호 출력부(153)를 포함할 수 있다.
비상신호 입력부(151)는 함내의 전원이 상실되어 상기 추진모터(110)로의 전원 공급이 중단되거나 상기 추진모터(110)의 고장 발생 시 발생되는 비상신호를 입력 받을 수 있다.
그리고 구동신호 출력부(153)는 상기 비상신호 입력부(151)로부터 비상신호를 전달 받아 상기 압축공기 구동부(120)의 구동신호를 출력할 수 있다. 출력된 구동신호가 상기 압축공기 구동부(120)로 전달됨과 동시에 상기 압축공기 구동부(120)의 동작이 수행될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 잠수함의 추진 방법을 간략히 도시한 순서도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 잠수함의 추진 방법은 다음과 같은 단계에 따라 구현될 수 있다.
먼저, 함내의 전원 공급에 의해 동작하는 추진모터를 이용하여 추진 축을 회전시켜 프로펠러를 구동시키는 단계(S100)가 수행될 수 있다. 이는 잠수함의 전원 공급 계통에 문제가 없거나 또는 추진모터에 고장이 발생되지 않는 평상시의 추진 방법에 해당될 수 있다.
다음으로, 만일 함내 전원 상실로 인해 상기 추진모터로의 전원 공급이 중단되거나 상기 추진모터 고장이 발생된 경우, 이와 같은 비상 상황을 감지하는 단계(S200)가 수행될 수 있다.
그 다음으로, 이전 단계에서 비상 상황이 감지된 경우, 함내의 압축공기의 공급에 따라 동작하는 에어터빈을 이용하여 추진 축을 회전시켜 프로펠러를 구동시키는 단계(S300)가 수행될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 구성 및 작용에 따르면, 함내의 전원을 공급받아 프로펠러를 구동시키는 추진모터를 이용함과 동시에, 함내 전원 상실 또는 추진모터의 고장 등과 같은 비상 발생 시, 압축공기를 이용한 에어터빈을 통해 프로펠러를 구동시킬 수 있다.
이에 따라, 잠수함 추진 시스템의 신뢰성, 가용성 및 운용성을 향상시킬 수 있으며, 전원 계통에 갑작스럽게 문제가 발생하거나 추진모터의 고장 발생 시에도 잠수함의 기동이 가능해질 수 있는 장점이 있다.
나아가 비상상황 발생 시 빠른 시간 내에 잠수함의 부상이 필요할 경우 프로펠러를 구동시킬 수 있는 장점이 있다.
지금까지 본 발명인 잠수함의 추진 시스템 및 방법에 관하여 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였다.
전술된 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의해 나타내어질 것이다. 그리고 이 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
20: 추진 축
30: 프로펠러
100: 잠수함의 추진 시스템
110: 추진모터
117: 모터클러치
119: 피동기어
120: 압축공기 구동부
121: 압축공기 공급부
123: 유량조절밸브
125: 에어터빈
125a: 터빈 블레이드
127: 터빈클러치
129: 구동기어
150: 추진제어부
151: 비상신호 입력부
153: 구동신호 출력부

Claims (11)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 함내의 전원을 공급받아 추진 축을 회전시켜 프로펠러를 구동시키는 추진모터;
    함내의 압축공기를 공급하여 추진 축을 회전시켜 프로펠러를 구동시키는 압축공기 구동부; 및
    상기 추진모터와 압축공기 구동부의 동작을 제어하는 추진제어부;를 포함하며,
    상기 압축공기 구동부는,
    압축공기를 공급하는 압축공기 공급부;
    상기 압축공기의 공급량을 조절하는 유량조절밸브; 및
    상기 압축공기를 공급받아 내장된 터빈 블레이드를 회전시켜 회전력을 발생시키는 에어터빈;을 포함하고,
    상기 추진제어부는,
    함내의 전원이 상실되어 상기 추진모터로의 전원 공급이 중단되거나 상기 추진모터의 고장 발생 시 발생되는 비상신호를 입력 받는 비상신호 입력부; 및
    상기 비상신호 입력부로부터 비상신호를 전달 받아 상기 압축공기 구동부의 구동신호를 출력하는 구동신호 출력부;를 포함하는 잠수함의 추진 시스템.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제6항에 있어서,
    상기 터빈 블레이드로부터 회전력을 전달 받아 회전 구동하는 구동기어를 포함하며,
    상기 구동기어는,
    상기 추진 축에 고정되어 상기 구동기어의 회전에 연동하여 상기 추진 축을 회전시키는 피동기어와 치합되는 잠수함의 추진 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 터빈 블레이드와 상기 구동기어 사이에서 회전력을 전달하거나 또는 회전력 전달을 해제하는 터빈클러치; 및
    상기 추진모터와 상기 추진 축 사이에서 회전력을 전달하거나 또는 회전력 전달을 해제하는 모터클러치를 포함하며,
    상기 터빈클러치에 의해 회전력 전달이 이루어질 때, 상기 모터클러치에 의한 회전력 전달은 해제되는 잠수함의 추진 시스템.
  11. 제6항, 제9항 및 제10항 중 어느 한 항의 잠수함의 추진 시스템을 이용한 잠수함의 추진 방법으로서,
    함내의 전원 공급에 의해 동작하는 추진모터를 이용하여 추진 축을 회전시켜 프로펠러를 구동시키는 단계;
    함내 전원 상실로 인해 상기 추진모터로의 전원 공급이 중단되거나 상기 추진모터의 고장 발생을 판단하여 비상 상황을 감지하는 단계; 및
    상기 비상 상황이 감지된 경우, 함내의 압축공기의 공급에 따라 동작하는 에어터빈을 이용하여 추진 축을 회전시켜 프로펠러를 구동시키는 단계를 포함하는 잠수함의 추진 방법.
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